| 50 kW级高功率霍尔推力器放电通道数值模拟研究 |
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| 引用本文： | 陈笃华,王平阳,王尚,刘佳.50 kW级高功率霍尔推力器放电通道数值模拟研究[J].上海航天,2021,38(6):78-84. |
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| 作者姓名： | 陈笃华 王平阳 王尚 刘佳 |
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| 作者单位： | 上海交通大学 机械与动力工程学院，上海200240;上海空间推进研究所，上海201112 |
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| 基金项目： | 装备预研航天科技联合基金(6141B061203) |
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| 摘 要： | 高功率霍尔推力器兼顾了比冲高、推力大、寿命长等特点。为了提高设计效率并考察热负荷问题，以50 kW级霍尔推力器为对象，采用单元粒子法(PIC)/蒙特卡罗碰撞模型(MCC)/直接模拟蒙特卡罗碰撞模型(DSMC)混合算法，建立二维对称计算模型。基于准电中性假设、中性原子考虑为背景气体，计算得到标准工况下(功率50 kW，流量86.4 mg/s)推力为2.2 N，比冲为2 598 s，与同类推力器实验结果对比，误差分别为5.18%和3.35%。在此基础上，考察了多种工况下(工作电压400~600 V，工质流量69.12~103.68 mg/s)放电通道内离子数密度、离子轴向运动速度、电子温度分布等参数。结果表明:增大工作电压会增强粒子间相互作用及离子加速喷出效果，流量调节影响电子温度和离子数密度分布;从推力器性能方面来看，增大工作电压，推力比冲随之增大，流量增大、推力增大，推力器的热损失功率占比达到15.94%。研究结果为高功率霍尔推力器的设计和实验提供了一定的参考依据。
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| 关 键 词： | 高功率霍尔推力器 数值模拟 单元粒子法 热损失 推力比冲 |
| 收稿时间： | 2020/10/10 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2020/11/28 0:00:00 |
Numerical Simulation of the Discharge Channel of a 50 kW High-Power Hall Thruster |
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| CHEN Duhu,WANG Pingyang,WANG Shang,LIU Jia.Numerical Simulation of the Discharge Channel of a 50 kW High-Power Hall Thruster[J].Aerospace Shanghai,2021,38(6):78-84. |
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| Authors: | CHEN Duhu WANG Pingyang WANG Shang LIU Jia |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | high-power hall thruster numerical simulation particle-in-cell (PIC) heat loss thrust and specific impulse |
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